1. Quants tipus de zirconi hi ha?
Zirconi comercial (CP) comercial (CP)
Zirconi d’alta puresa amb elements d’aliatge mínim, utilitzats per a aplicacions que requereixen resistència a la corrosió.
Aliatges de zirconi
Modificats amb elements d’aliatge (per exemple, estany, niobi, ferro, crom) per millorar les propietats específiques com la força, la ductilitat o la resistència a la radiació.
2. Quins són els diferents graus de zirconi?
Sèrie de Zircaloy(Aliatges de grau nuclear):
Zircaloy -2: Conté Sn (~ ~ 1,2–1,7%), Fe (~ 0. 0 7 - 0. 2 {{1 0}}}%), cr (~ 0}. 05–0,15%) i Ni (~ 0.03–03–08%). S'utilitza en reactors d'aigua bullent (BWRs).
Zircaloy -4: Similar a zircaloy -2 però sense níquel. S'utilitza en reactors d'aigua a pressió (PWR) per reduir la corrosió en radiació elevada.
Aliatges de zirconi-niobi(per exemple, zr -2. 5NB):
Conté niobi (~ 2,5%) per millorar la resistència i la resistència a la corrosió en aigua a alta temperatura. S'utilitza en tubs de pressió dels reactors de Candu.
3. Quines són les propietats dels aliatges de zirconi?
4. Per a què s’utilitza l’aliatge de zirconi?
Indústria nuclear
Roba de barres de combustible en reactors PWR, BWRs i Candu.
Components estructurals en reactors (per exemple, tubs de pressió, suports bàsics).
Indústries químiques i petroquímiques
Intercanviadors de calor, reactors, vàlvules i canonades per a entorns corrosius (per exemple, dipòsits de recollida, producció de fertilitzants).
Aeroespacial i marí
Fixes aeroespacials, components resistents al foc i parts resistents a la corrosió marina (per exemple, bombes, sistemes d’aigua de mar).
Dispositius mèdics
Implants (per exemple, recobriments ceràmics d'òxid de zirconi per a pròtesis) a causa de la biocompatibilitat i la resistència a la corrosió.
Electrònica i energia
Segells a alta temperatura, components del tub de buit i piles de combustible d’òxid sòlid (SOFC).
5. Quina és la corrosió dels aliatges de zirconi?
Mecanisme de resistència a la corrosió
El zirconi forma un prim i adherentDiòxid de zirconi (Zro₂)Capa d’òxid passiu (d’1-5 nm de gruix) en ambients oxidants o neutres, protegint el metall de l’atac posterior.
La capa d’òxid s’autoalimenta, fins i tot en la reducció d’àcids (per exemple, HCl), a causa de la capacitat del zirconi de tornar a passar-se.
Resistència a entorns específics
Àcids:
Excel·lent resistència a la HCL concentrada (fins a un 70% al 100 grau) i H2SO4 (fins a un 50% a 80 graus).
Menys resistent a l’àcid hidrofluòric (HF), que dissol la capa de Zro₂.
Alcalis:
Estable en alcalis forts (per exemple, naoh, koh) fins al punt d'ebullició.
Aigua salada i ambients marins:
Altament resistent a la cracking de corrosió de tensió induïda per clorur (SCC), a diferència dels acers inoxidables.
Aigua a alta temperatura:
In nuclear reactors, zirconium alloys form a protective oxide layer, but prolonged exposure to high-temperature water (e.g., >300 graus) pot comportar oxidació gradual (per exemple, "reacció de l'aigua de zirconi" en escenaris d'accidents, tot i que els aliatges moderns estan optimitzats per mitigar-ho).
Limitacions de corrosió
Absorció d’hidrogen:
En la reducció d’ambients o durant la soldadura, el zirconi pot absorbir l’hidrogen, donant lloc aFormació d'hidrur(ZRHX), que provoca l'embrut.
Oxidació a alta temperatura:
Per sobre de ~ 500 graus en l'aire, l'oxidació s'accelera, formant escales de Zro₂ que es poden produir.
Consideracions específiques de l'aliatge:
Les impureses (per exemple, ferro, alumini) en zirconi CP poden reduir la resistència a la corrosió. Els aliatges com el zircaloy estan controlats amb cura per a nivells d’impuresa.
